三門核電站凝汽器抽真空系統運行及特點分析

朱震峰

摘 要：凝汽器抽真空系統的穩定運行對于電廠運行的經濟性十分重要。本文簡要介紹了三門核電站該系統的組成，對系統的特點以及潛在風險作了一定的分析，提出相應的對策和改進措施。

關鍵詞：凝汽器抽真空系統；風險分析；對策改進

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.093

1 前言

凝汽器抽真空系統用于在電廠啟動、冷卻和運行期間，抽出凝汽器中的空氣，建立并維持凝汽器真空，從而為汽輪機提供合適的背壓。

三門核電站凝汽器抽真空系統（CMS）包含三個相同的序列，每個序列包括一臺水環式真空泵、前置抽氣器、氣水分離器、密封水冷卻器、基座和相關管線、儀表等裝置。

2 系統運行及風險分析

2.1 真空建立階段

凝汽器真空在建立的過程中，CMS分為“快速啟動”和“保持”兩個運行階段。

（1）“快速啟動”階段。在滿足啟泵條件后，操縱員啟動第一臺真空泵組。此時由于凝汽器至真空泵組入口閥關閉，導致閥后的壓力下降很快，當小于12KPa時，發出信號自動打開凝汽器至真空泵組入口閥。通過凝汽器寬量程壓力儀表確認凝汽器真空正在逐漸建立后，即可關閉所有凝汽器真空破壞閥，同時就地開啟密封水閥，向真空破壞閥供應密封水，防止空氣進入凝汽器，影響真空。之后操縱員以同樣的方式啟動另外兩臺真空泵組。

由此可見，在凝汽器真空建立的初始階段，前置抽氣器沒有投入運行，利用真空泵吸氣量大的特點，投入三臺泵，在短時間內將凝汽器中的氣體抽出，從而縮短機組啟動時間，稱為“快速啟動”階段。

（2）“保持”運行階段。當凝汽器壓力降到11KPa并且在操作畫面上顯示真空泵組運行時，系統發出信號將前置抽氣器動力空氣入口閥打開，旁路閥關閉，氣水分離器中的氣體在壓差的作用下進入抽氣器，作為動力空氣，真空泵和前置抽氣器處于聯合運行方式，系統轉到“保持”運行模式。

2.2 凝汽器真空維持階段

汽輪機帶載運行時真空泵組投入的數量由排入凝汽器蒸汽流量的多少和真空系統的密封性決定。在正常運行時，即凝汽器良好、機組及熱力系統漏氣正常時，采用一臺真空泵維持凝汽器的真空。當備用真空泵入口閥上游的壓力儀表>12KPa（即凝汽器真空度）且泵組啟動條件滿足后，備用泵組自動啟動。

3 CMS系統特點

3.1 定期切換不會導致凝汽器壓力波動或泵體過充

在真空泵組進行定期切換時，CMS通過在入口閥后安裝逆止閥可以有效的防止凝汽器真空度出現波動甚至導致跳機。

當備用真空泵啟動后，入口閥就會馬上打開，在備用泵入口和凝汽器之間就會產生很大的壓差。根據其它電站的事件反饋，此時從入口閥至真空泵這一段管道中的空氣就會在壓差的作用下全部進入凝汽器中，嚴重影響凝汽器的真空度。

而安裝逆止閥后可以有效避免出現以上情況。當備用真空泵啟動并且入口閥開啟后，由于有逆止閥的存在，管道中的空氣不會在壓差的作用下返回凝汽器。

3.2 不會出現真空泵內部件腐蝕和鹽結晶的情況

部分電站的抽真空系統密封補水的板式熱交換器的冷卻介質直接采用海水，雖然經過濾網過濾，但還是有很多雜物，導致換熱器進水通道經常被堵塞。特別是夏天，海水溫度本來就高，再加上流道堵塞，造成水環式真空泵抽氣效率大大下降，嚴重時會導致機組降功率。而我廠凝汽器抽真空系統采用的是二回路閉式冷卻水系統作為冷卻介質，與海水隔開，海水只是作為最終冷卻介質，因此不會產生上述情況。

4 潛在的運行風險分析及對策

4.1 啟動真空泵前泵體內密封水液位檢查

真空泵的密封水量會影響真空泵的正常運行。隨著運行時間的增長以及二回路凝結水存在雜質，因此在氣水分離器和真空泵之間的平衡管線中會逐漸產生腐蝕物質和雜質從而減小平衡管線的流通面積，造成當氣水分離器達到液位定值關閉補水閥時，真空泵中的密封水沒有達到泵軸的中心位置，使得真空泵密封水量不足影響泵的抽吸能力。

4.2 汽機軸封蒸汽供應中存在的風險及對策

當汽輪機在熱態啟動時，必須注意先投軸封后抽真空：由于此時轉子和汽缸金屬溫度較高，如先抽真空，冷空氣將沿軸封進入汽缸并流向下缸，因此汽機下缸溫度急劇下降，使上下缸溫差增大，汽缸變形，造成大軸彎曲和動靜部件摩擦。

當汽輪機冷態啟動時，根據運行經驗，一般先啟動三臺真空泵建立一個-10kPa的微負壓，然后馬上供軸封蒸汽，防止真空泵過載。由于此時凝汽器的壓力為大氣壓，如果此時凝汽器沒有拉一個微小的負壓，則向汽輪機供軸封蒸汽后，蒸汽會向上流動，汽輪機上下缸體金屬溫差大，可能造成轉子熱彎曲，汽缸產生“貓拱背”現象。

4.3 夏季時真空泵工作效率低

液環式真空泵的抽吸能力主要受其工作水溫度的影響。由于我廠液環式真空泵的液環采用海水作為最終冷卻介質，因此在夏季時，海水在正午時的溫度可達30℃以上，加上葉輪與液環摩擦產生的熱量以及凝汽器內氣汽混合物傳遞的熱量，使液環的溫度很高，導致液環泵的抽吸能力嚴重下降，影響凝汽器的真空度。

5 結論和建議

（1）我廠抽真空系統采用水環式真空泵和前置抽氣器聯合運行方式，相比于其他電站的二級泵裝置，具有設備簡單，工作可靠，投資少等優點。（2）由于通過水質較高的二回路閉式冷卻水來冷卻泵的密封補水，海水作為最終冷卻介質，大大降低了海水漏入真空泵的可能性，不僅保證了真空泵的工作效率，更減少了在運行以及維修階段的工作量。（3）由于在真空泵入口管線上安裝逆止閥，因此當泵組切換以及備用泵啟動時，可以避免入口閥至真空泵這一段管道中的空氣在壓差的作用下全部進入凝汽器中，嚴重影響凝汽器的真空度。（4）建議在真空泵密封補水冷卻器上連接中央冷凍水管線，通過手動切換，確保在夏季海水平均溫度過高時保證真空泵以較高的效率運行，從而保證凝汽器的真空度。

參考文獻：

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